CH540450A - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rohrkörpers - Google Patents

Description

  
 



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohrkörpers.



   Insbesondere zur Herstellung von flexiblen oder   zusammen-    drückbaren Rohrkörpern für Tuben sind schon Verfahren bekannt geworden, bei welchen ein Laminat bestehend aus Metall- und Kunststoffschichten durch Wickeln in Rohrform gebracht und die sich überlappenden Ränder des Laminates bzw. seiner entsprechenden Schichten miteinander verschweisst oder verklebt werden.



   Bei einer bekannten Art eines Verfahrens zur Herstellung von Rohrkörpern wird ein Laminat, das beispielsweise aus einer zwischen zwei Kunststoffschichten angeordneten Metallfolie gebildet ist, in zwei volle Windungen, d.h. also um 7200 gewickelt, wobei die äussere Windung mit der inneren Windung über den vollen Umfang und Überlappungsbereich, d.h.



  also um 3600 verschweisst wird. Die Verschweissung findet dabei zwischen den einander benachbarten Kunststoffschichten der beiden Windungen statt. Bei einem dieser bekannten Verfahren wird die zur Verschweissung notwendige Wärme auf der Aussenseite einer metallischen Hülse zugeführt, die den einen Matrizenteil einer Form bildet. Der andere Teil der Form ist durch einen Dorn gebildet, dessen Mantel den gewikkelten Rohrkörper trägt und unter Ausübung eines radialen Druckes gegen die Innenwand der erhitzten Hülse presst, bis die Verschweissung stattgefunden hat.



   Während derartige Tubenkörper ausserordentlich vorteilhafte Eigenschaften haben, die in bezug auf Deformierbarkeit denjenigen von reinen Metalltuben ähnlich sind und durch die doppelte metallische Laminatschicht auch eine wirksame Barriere gegen Strahlung von aussen nach innen und Gasdiffusion von innen nach aussen bildet, ist es relativ schwer, die Verschweissung der Wicklungen so durchzuführen, dass über den ganzen Umfang eine einwandfreie Verbindung zustande kommt.



   In vielen Fällen stellen sich die Folie beschädigende örtliche Überhitzungen ein, die die Tube nur beschränkt verwendungsfähig machen. Können solche Beschädigungen vermieden werden, dann besteht die Gefahr, dass die Verschweissung nicht am vollen Umfang einwandfrei zustande gekommen ist.



  Besonders an der im Inneren des Rohrkörpers liegenden Laminatkante kann es vorkommen, dass infolge zu geringer Wärme die metallische Laminatschicht nicht vollständig bzw.



  nicht auf der vollen Länge der Kante überdeckt ist. Tritt diese Überdeckung durch aus den entsprechenden Laminatschichten plastifizierten und verdrängten Kunststoff nicht ein, so besteht die Gefahr, dass es zwischen dem Füllgut und dem Metall zu Reaktionen kommt.



   Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, dass die Wärmezufuhr für den Schweissvorgang von innen erfolgen muss, wenn Gewähr bestehen soll, dass die vorgenannte Gefahr mit Sicherheit ausgeschaltet und gleichzeitig eine Beschädigung des Äusseren des Rohrkörpers vermieden werden soll. Gleichzeitig liegt die Erfindung aber auch in der Erkenntnis, dass für eine gleichmässige Erwärmung des Rohrkörpers eine Übertragung unmittelbar durch Wärmestrahlung Voraussetzung ist. Offensichtlich wird durch die Erwärmung des Rohrkörpers von innen her der inneren Windung des Laminatmateriales mehr Wärme zugeführt. Dies hat aber gleichzeitig den Vorteil, dass die Laminatschichten besonders in der inneren Windung unter dem herrschenden Druck gegebenenfalls eine noch innigere Verbindung zueinander herstellen.



   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Rohrkörpers aus einer mindestens einseitig mit Kunststoff laminierten Metallfolie, die in mindestens annähernd zwei vollständige Windungen gewickelt wird und wobei benachbarte Laminatschichten der beiden Windungen durch Wärmeeinwirkung miteinander über den vollen Umfang flächig verbunden werden, während auf den Rohrkörper radial von innen und aussen Druck ausgeübt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Wärme von innen als Strahlung zugeführt wird.



   Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einer aus einem Dorn und einer Hülse bestehenden Form, wobei der Dorn ausgebildet ist, um in einer in die Hülse eingeschobenen Lage den Rohrkörper an seinem vollen Umfang an die Innenwand der Hülse anzupressen, und zeichnet sich dadurch aus, dass der Dorn in seinem Innern eine Quelle von Infrarotstrahlen enthält und dass die zwischen der Strahlenquelle und dem Rohrkörper angeordneten Dornteile aus einem für Infrarotstrahlung durchlässigen Material bestehen.



   Nachfolgend ist das Verfahren zur Herstellung eines Rohrkörpers beispielsweise erläutert.



   Die beidseitig beschichtete Metallfolie, vorzugsweise eine Aluminiumfolie, wird bedruckt oder unbedruckt mittels einer Transporteinrichtung um einen vorbestimmten, regulierbaren Wert, welcher sowohl mechanisch, hydraulisch, pneumatisch wie auch optisch gesteuert werden kann, in eine Position gebracht, in welcher eine Schneidvorrichtung die gewünschte Länge eines Blattes Laminatfolie abschneidet.



   Dieses abgeschnittene Stück Laminatfolie wird mit weiteren Transporteinrichtungen, vorzugsweise Rollen, durch einen Längsschlitz in eine Hülse eingeführt und in derselben, dem Innendurchmesser dieser Hülse angenähert, doppelt aufgerollt.



  Aus der erwähnten Hülse wird nun mittels eines Ausstossers die doppelt gerollte Laminatfolie in eine, in der gleichen Achse angeordneten, gegebenenfalls auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmte Hülse so eingeschoben, dass die richtige Längspositionierung der Folie, sowie die Übereinstimmung der Längenenden der Folie, gewährleistet ist. Vorzugsweise in der Mittelachse der Hülse ist ein oder sind mehrere Wärmespender angeordnet, über welche ein für Wärmewellen durchlässiges Rohr, z.B. aus Glas, fest angebracht ist, auf welchem wiederum ein möglichst ebenfalls für Wärmewellen durchlässiger expandierbarer Schlauch mit einem kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des gerollten Laminatkörpers an seinen beiden Enden luftdicht befestigt ist.

  Wahlweise kann auch ein   nichtexpandierbarer,    für Wärmewellen durchlässiger, vorzugsweise dünnwandiger flexibler Schlauch, z.B. aus Polyester, jedoch mit einem etwas grösseren Umfang als derjenige des vorgewärmten Rohres verwendet werden. Damit bei der Einführung der doppelt gerollten Alufolie dieselbe nicht an dem vorerwähnten Schlauch ansteht, wird derselbe vorzugsweise mittels Vakuum an das Glasrohr angesogen. Um ein Ankleben des vorerwähnten expandierbaren oder nichtexpandierbaren Schlauches an dem Innendurchmesser des zu erstellenden Hohlkörpers während dem Schweissprozess zu vermeiden,   kann    sowohl der expandierbare wie auch der nichtexpandierbare Schlauch an seinem Aussendurchmesser mit einem Antihaftmittel, z.B.  Teflon , wahlweise lose oder fest verbunden mit dem Schlauch, versehen werden.



   Um ein vorzeitiges Haften (Ankleben) der doppelt gerollten Laminatfolie an der vorgewärmten Hülse zu vermeiden, kann auch die vorerwähnte, mit einem Schlitz versehene Hülse, in welcher die Laminatfolie erstmalig aufgerollt wurde, mitsamt der aufgerollten Laminatfolie und einem Ausstosser gesamthaft in die in der gleichen Achse angeordnete vorgewärmte Hülse eingeschoben werden. Dabei soll der Aussendurchmesser dieser eingeschobenen Hülse einerseits im Durchmesser so gehalten und anderseits so geführt sein, dass er mit der vorgewärmten Hülse, welche übrigens im Innendurchmesser mit einem Antihaftmittel, z.B.  Teflon , versehen ist, nicht in Berührung kommt.

  Wenn die geschlitzte Hülse mitsamt dem doppelt gerollten Laminatrohr und dem Längsanschlag eine bestimmte Position in dem vorgewärmten Rohr erreicht hat, so wird die geschlitzte Hülse in der Längsachse wieder zurückge  zogen, wobei der Längsanschlag stehen bleibt, so dass ein Zurückfolgen der doppelt gerollten Alufolie verhindert wird.



  Sobald das doppelt gerollte Laminatrohr die zurückgezogene Hülse verlassen hat, kann auch der vorerwähnte Längsanschlag axial wieder in seine Ausgangsposition zurückgebracht werden. Nach Rückzug sowohl der längsgeschlitzten Hülse wie auch des Längsanschlages aus dem vorgewärmten Rohr, welches übrigens an einen Revolverteller auswechselbar befestigt ist, indexiert dieses vorgewärmte Rohr mitsamt der darin sich befindlichen doppelt gerollten Laminatfolie, dem Wärmespender, Glasrohr und strahlendurchlässigem Schlauch in eine vorbestimmte zweite Position.

  In dieser wird nun das vordere, noch offene Rohrende - das hintere Rohrende ist zusammen mit seiner selbsttragenden Befestigung bereits luftdicht verschlossen - des vorgewärmten Rohres abgedichtet und gleichzeitig dem Raum zwischen dem Glasrohr mit dem darauf befestigten Schlauch und dem vorgewärmten Rohr mittels einer angeschlossenen Vakuumpumpe die Luft entzogen.



  Anschliessend wird vorzugsweise in der gleichen Position der wahlweise expandierbare oder nichtexpandierbare Schlauch einem Drucksystem angeschlossen und ein bestimmter Druck erstellt. Dieser Druck überträgt sich via Schlauch und ev.



  Antihaftfolie auf die doppelt gerollte lose Laminatfolie und presst diese Folie an die Innenwand des vorgewärmten Rohres.



  Je nach Erfordernis, hauptsächlich bedingt durch die verschiedenen Laminatqualitäten wird der zentral angeordnete Wärmespender früher oder später, gegebenenfalls auch bereits in der ersten Station eingeschaltet. Die Wärmequellen passieren grossenteils sowohl das Glasrohr wie auch den Schlauch weitgehend verlustlos und erwärmen nun die Alufolie gleichzeitig und gleichmässig an ihrem ganzen Umfang. Um die Wirkung des Ausdehnungskoeffizienten der Alufolie möglichst zu verkleinern, kann die Alufolie im losen Zustande mit den Wärmewellen bis zu einer gewissen Temperatur, in jedem Falle unterhalb der Schweisstemperatur des Laminats, vorgewärmt werden. Die Anpressung mittels des Schlauches in die vorgewärmte Hülse erfolgt dann, wenn sich die Alufolie bereits in einem gewissen Ausmasse ausgedehnt hat, wodurch eine Rumpfbildung im Schweissprozess ausgeschaltet werden kann.



  Die Reihenfolge bzw. der zeitliche Ablauf des Einsatzes der Wärmewellen, der Vakuum- sowie der Druckerstellung kann individuell je nachdem, den Erfordernissen der verschiedenen Laminateigenschaften angepasst werden. Der Wärme- bzw.



  Schweissprozess kann sich je nach Bedarf über eine oder mehrere Stationen erstrecken. Dabei ist die Luftzufuhr für das Anpressen des Schlauches an das vorgewärmte Rohr bzw. die Laminathülse so angeordnet, dass zufolge eines dauernden Abfliessens der Luft laufend kühle Druckluft zugeführt wird, wodurch sowohl die Glasröhre wie auch der Anpress-Schlauch gekühlt werden. Mittels Mengenregulierung der durchfliessenden Luft kann diese Kühlwirkung insbesondere auf den Schlauch den verschiedenen Erfordernissen der Laminateigenschaften verändert bzw. angepasst werden. Die Erwärmung der Alufolie bis zum totalen Verschweissen im ganzen Umfang kann über mehrere Stationen auf dem Revolvertisch erfolgen.



  Nach erfolgter Verschweissung wird der Wärmespender abgeschaltet und das vorgewärmte Rohr in seinem ganzen Umfang einem Kühlsystem angeschlossen. Dieses Kühlsystem kann wiederum je nach Bedarf über mehrere Stationen wirksam sein. Gleichzeitig bleibt der Durchfluss zur Innenkühlung und unter Aufrechterhaltung des Druckes erhalten oder wird, wenn zweckmässig zur Erzielung einer stärkeren Kühlwirkung, vergrössert. Wenn nun die notwendige Abkühlung erfolgt ist, wird zwischen dem Glasrohr und dem Druckschlauch ein Vakuum oder Überdruck mit durchfliessender Kühlluft zwischen dem Laminathohlkörper und dem vorgewärmten Rohr erstellt, so dass sich der Druckschlauch von der verschweissten Laminathülse ablöst und weitgehend am kleineren Durchmes ser des Glasrohres anliegt.

  Dank dem Umstand, dass die Alu folie mit dem wesentlich grösseren Ausdehnungskoeffizienten als das vorgewärmte Rohr sich beim Abkühlungsprozess im
Umfang mehr zurückbildet als das vorgewärmte Rohr, löst es sich von dem nun abgekühlten, ursprünglich vorgewärmten
Rohr, so dass es mittels einer sinnvollen Vorrichtung ohne
Schwierigkeiten aus dem Rohr ausgestossen oder ausgeblasen werden kann. In weiteren Stationen wird nun das abgekühlte
Aussenrohr mit Wärmewellen des gleichen mittelachsial ange ordneten Wärmespenders in einer oder mehreren Stationen auf die gewünschte Temperatur gebracht, in welchem
Zustande es dann in die Ladestation übergeht.



   In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer aus Hülse und expandierbarem Dorn gebildeten Vorrich tung zur Herstellung der Rohrkörper dargestellt.



   Mit 6 ist in der Schnittdarstellung nach der Zeichnung eine
Fassung bezeichnet, die zusammen mit einer Anzahl weiteren gleichartigen Fassungen an einem um eine horizontale Achse umlaufenden Revolvertisch befestigt ist. Koaxial zur Fassung 6 verläuft in dieser ein Rohrstück 7, das eine Längsbohrung 8 enthält, welche einseitig abgeschlossen ist. Das offene Ende dieses Rohrstückes 7 ist wahlweise einem Druckluft- bzw.



  Vakuumsystem angeschlossen. Das andere Ende des Rohrstükkes 7 ist so ausgebildet, dass es sowohl als Träger eines Infrarotstrahlers, wie auch als elektrischer Kontakt wirkt. Das Rohrstück 7 ist selbst aus einem Leitermaterial hergestellt und liegt in einem Stromkreis. Dem verschlossenen Ende des Rohrstückes 7 ist eine Glashülse 2 aufgesteckt, welche luftdicht abgeschlossen ist. Das andere Ende der Glashülse ist mit einem Zapfen 11 verschlossen und ebenfalls luftdicht abgeschlossen. Dieser Zapfen dient gleichzeitig sowohl zur Abstützung der Infrarotheizung wie auch als zweiter Stromleiter.



   Die Infrarotheizung 1 besitzt ein Strahlungsfrequenzband (0,4 bis 2 Mikrometer), deren Strahlung einerseits sowohl die Glashülse 2 als auch den aus Silikonkautschuk bestehenden Schlauch 3 annähernd verlustfrei passiert und anderseits die zwischen dem Schlauch 3 und der Messinghülse 5 gerollte und gepresste Folie wirksam erwärmt.



   Ausserdem ist die Infrarotheizung 1 so ausgelegt, dass die Wärmestrahlung über beide Enden der Folie 14 hinausgeht.



  Dadurch wird die Messinghülse 5 zusätzlich erwärmt, wodurch ein unerwünschter Wärmeabschluss durch die Messingshülse in einen erwünschten Wärmezufluss umgewandelt wird. Am Aussenumfang der Glasröhre 2 ist ein konzentrischer, dehnbarer Schlauch 3 angeordnet und an beiden Enden luftdicht befestigt.



   In der Fassung 6 ist eine dünnwandige Messingshülse 5 freitragend befestigt. Der innere Durchmesser dieser Messingshülse entspricht dem Aussendurchmesser des herzustellenden Hohlkörpers. Der Raum 4 kann wahlweise durch Verschliessen des noch offenen Endes der Hülse 5 mit einem Zapfen 12, welcher eine Bohrung 13 aufweist, die wiederum einem Vakuum- oder Drucksystem angeschlossen ist, luftdicht verschlossen werden. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Verfahren zur Herstellung eines Rohrkörpers aus einer mindestens einseitig mit Kunststoff laminierten Metallfolie, die in mindestens annähernd zwei vollständige Windungen gewikkelt wird und wobei benachbarte Laminatschichten der beiden Windungen durch Wärmeeinwirkung miteinander über den vollen Umfang flächig verbunden werden, während auf den Rohrkörper radial von innen und aussen Druck ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme von innen als Strahlung zugeführt wird.

   II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einer aus einem Dorn und einer Hülse bestehenden Form, wobei der Dorn ausgebildet ist, um in einer in die Hülse eingeschobenen Lage den Rohrkörper an seinem vollen Umfang an die Innenwand der Hülse anzupressen, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn in seinem Innern eine Quelle von Infrarotstrahlen enthält und dass die zwischen der Strahlenquelle und dem Rohrkörper angeordneten Dornteile aus einem für Infrarotstrahlung durchlässigen Material bestehen.